合成有机高分子化合物:

由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。是由一类相对分子质量很高的分子聚集而成的化合物，也称为高分子、大分子等。一般把相对分子质量高于10000的分子称为高分子。包括天然和合成有机高分子化合物。常见合成有机高分子化合物：聚乙烯、聚氯乙烯等

有机高分子化合物的合成:

高分子化合物大部分是由小分子通过聚合反应制得的。
(1)加聚反应：不饱和单体通过加聚反应生成高分子化合物。
①聚乙烯类(塑料、纤维)


 ②聚二烯类(橡胶)



(2)缩聚反应：单体聚合成高分子的同时有小分子生成的聚合反应。
①聚酯类



②聚氨基酯类
 


③酚醛树脂类

对高分子化合物的理解:

(1)通常把生成高分子化合物的低分子化合物(反应物)叫做单体(如乙烯是聚乙烯的单体)，高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位叫做链节(如一CH2一CH2一是聚乙烯的链节)，高分子链中含有链节的数目叫做聚合度，通常用n表示。注意单体与链节是不同的，单体是反应前的低分子化合物；链节不是物质，不能独立存在，是反应后有机高分子化合物中的片段。 (2)低分子有机物的相对分子质量都有一个确定的数值，而高分子化合物的相对分子质量只是一个平均值。它是以低分子有机物作原料，经聚合反应得到各种相对分子质量不等的物质的混合物。

单体与高分子化合物的互推规律:

聚合时找准结合点，反推单体时找准分离处，“结合点必为分离处”。
1.由单体推断高聚物的方法
(1)单烯烃型单体加聚时，“断开双键，键分两端，添上括号，n写后面”。如
 
(2)二烯烃型单体加聚时，“单变双，双变单，破两头，移中间，添上括号．n写后面”。如
 
(3)分别含有一个双键的两种单体聚合时，“双键打开，中间相连，添上括号，n写后面”。如

2．由高聚物推导单体的方法
(1)加聚产物单体的判断方法
①凡链节主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物，其合成单体必为一种，将两个半键闭合即可。如
 
②凡链节主链有四个碳原子(无其他原子)，且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在中央画线断开，然后两键闭合即可。如
 
③凡链节主链上只有碳原子，斤存在碳碳双键结构的高聚物，其规律是“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”画线断开。如
 
(2)缩聚产物单体的判断方法
①酯类高聚物中含有,它的单体有两种，从中间断开，
恢复为
如的单体为

②酰胺类高聚物中含有""，它的单体有两种，在亚氨基氮原子上加氢，羰基碳原子上加羟基，即得高聚物的单体。如
的单体为

结构为的高聚物，其合成单体必为一种，在亚氨基氮原子上加氢，在羰基碳原子上加羟基即得高聚物的单体。 如
的单体为
③酚醛树脂是由苯酚和甲醛缩聚而成的，链节中有酚羟基的结构。
如和

分离与提纯的原则和要求：

(1)选择分离与提纯方法应遵循的原则
①不增：指不能引入新的杂质。
②不减：指应尽可能减少被分离与提纯的物质的损失。
③易分离：指如果使用试剂除去杂质时，要求反应后的产物跟被提纯的物质容易分离。
④易复原：指分离物或被提纯的物质都要容易复原。
(2)分离与提纯操作过程应遵循“三必须”
①除杂质试剂必须过量；
②过量试剂必须除尽(因过量试剂会带人新的杂质)；
③除杂途径必须选最佳。

常见的分离与提纯的方法：

(1)物质分离与提纯常用的物理方法

方法	适用范围或原理	装置	举例	注意事项
过滤	分离固体和液体混合物		粗盐提纯时把粗盐溶于水，经过滤把不溶于水的杂质除去	①要“一贴二低三靠” 滤纸紧贴漏斗内壁；滤纸边缘低于漏斗口，漏斗里液面低于滤纸边缘；烧杯口紧靠玻璃棒，玻璃捧下端紧靠三层滤纸．漏斗下端紧靠烧杯内壁。 ②必要时洗涤沉淀物(在过滤器中加少量水)，不可搅拌
结晶 重结晶	分离各组分在溶剂中的溶解度随温度变化不同的混合物		KNO3溶解度随温度变化大， NaCl溶解度随温度变化小，可用该法从二者的混合液中提纯KNO3	①一般先配较高温度下的浓溶液，然后降温结晶 ②结晶后过滤，分离出晶体
蒸发	溶解度随温度变化较小的物质		从食盐水溶液中提取食盐晶体	①溶质应不易分解、不易水解、不易被氧气氧化 ②蒸发过程应不断搅拌 ③近干时停止加热，余热蒸干
蒸馏	分离沸点不同的液体混合物		制无水乙醇(加生石灰)、硝酸的浓缩[加浓硫酸或 Mg(NO3)2]	①温度计水银球在蒸馏烧瓶支管口处 ②加沸石(碎瓷片) ③注意冷凝管水流方向应下进上出 ④不可蒸干
分馏	分离多种液态混合物	同蒸馏	石油分馏	同蒸馏
萃取	分离两种互溶的液体		CCl4把溴水中的Br2萃取出来	①萃取后再进行分液操作 ②对萃取剂的要求：与原溶剂互不混溶，不反应；溶质在其中的溶解度比在原溶剂中大；溶质不与萃取剂反应 ③萃取后得到的仍是溶液，一般要通过分馏等方法进一步分离
分液	分离两种不相混溶的液体(密度不同)		水、苯的分离	下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出
液化	利用气体混合物中某组分易液化的特点来分离		除去SO2中的SO3	可把锥形瓶换成硬质大试管
盐析	利用某些物质在加某些无机盐时，其溶解度降低而凝聚的性质来分离物质	——	从皂化液中分离肥皂、甘油，蛋白质的盐析	盐析是物理变化。盐析之后一般要采取过滤的操作
洗气	杂质气体易溶于某液体		除去CO2中的HCl气体，可使混合气体通过盛有饱和NaHCO3 溶液的洗气瓶	①从洗气瓶的长导管一端进气 ②混合物中气体溶解度差别较大
升华	利用某些物质有升华的特性		粗碘中碘与钾、钠、钙、镁的碘化物混合，利用碘易升华的特点将碘与杂质分开	升华物质的集取方法不作要求
渗析	胶体提纯、精制		除去Fe(OH)3胶体中的HCl	要不断更换烧杯中的水或改用流动水，以提高渗析效果

(2)物质分离与提纯常用的化学方法：
①加热法
混合物中混有某些热稳定性差的物质时，可直接加热，使热稳定性差的物质分解而分离出来。例如：食盐中混有氯化铵、纯碱中混有小苏打等均可直接加热除去杂质。
②沉淀法
在混合物中加入某试剂，使其中一种以沉淀形式分离出去的方法。使用该方法一定要注意不能引入新杂质，若使用多种试剂将溶液中不同粒子逐步沉淀时，应注意后加入试剂能将先加入的过量试剂除去，最后加入的试剂不引入新杂质。例如：加入适量BaCl2溶液可除去NaCl中混有的Na2SO4。
③转化法
利用化学反应将某种物质进行多次转化而分离。例如：分离Fe3+和Al3+时，可加入过量的NaOH溶液，生成Fe(OH)3和NaAlO2，过滤后，分别再加盐酸重新生成Fe3+和Al3+。注意转化过程中尽量减少被分离物质的损失．而且转化后的物质要易恢复为原物质。
④酸碱法
被提纯物质不与酸或碱反应，而杂质可与酸或碱发生反应，可用酸或碱作除杂试剂。例如：用盐酸除去 SiO2中的石灰石，用氢氧化钠除去铁粉中的铝粉。
⑤氧化还原法
a．对混合物中混有的还原性杂质，可加入适当的氧化剂将杂质氧化为被提纯物质。例如：将氯水滴入混有FeCl2的FeCl3溶液中，除去FeCl2杂质。
b．对混合物中混有的氧化性杂质，可加入适当还原剂将杂质还原为被提纯物质。例如：将过量铁粉加入混有FeCl3的FeCl2溶液中，振荡过滤，除去FeCl3 杂质。
⑥调节pH法
通过加入试剂来调节溶液的pH，使溶液中某组分沉淀而分离的方法。一般加入相应的难溶或微溶物来调节。例如：在CaCl2溶液中含有FeCl3杂质，由于 Fe3+水解，溶液呈酸性，可采用调节溶液pH的方法将 Fe3+沉淀除去，为此，可向溶液中加氧化钙或氢氧化钙或碳酸钙等。
⑦电解法
此法利用电解原理来分离、提纯物质。例如：电解精炼铜，将粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液为含铜离子的溶液，通直流电，在阳极铜及比铜活泼的杂质金属失电子，在阴极只有铜离子得电子析出，从而提纯了铜。

氮的固定：

1．定义：氮的固定是指将游离态的氮转化为化合态氮的方法。
2．方法：氮的固定主要方法有：
（1）人工合成氨 ：化学固氨法。其条件要求高、成本高、转化率低、效率低。 
（2）根瘤菌，生物固氨。常温常压下进行。成本低、转化率高、效率高。
3．工业应用：模拟生物的功能，把生物的功能原理用于化学工业生产，借以改善现有的并创造崭新的化学工艺过程。 二、合成氨的反应原理
1．加热试管中的铁丝绒至红热后注入氢气和氨气的混合气体，可以看到湿润的PH试纸变蓝色
2．用氢 气和氨气合成氨的反应式是
N₂+3H₂2NH₃，属放热反应。
3．工业上，采用以铁为主的催化剂，在400～500℃和10Mpa～30 Mpa的条件下合成氨。
（1）催化剂的主要作用：成千上万倍地加快化学反应速率，缩短达平衡的时间，提高日产量。
（2）合成氨的适宜条件：以铁为主的催化剂，在400～500℃和10Mpa～30 Mpa的条件
（3）选择适宜生产条件的原则：有较高的反应速率和平衡转化率，能最大限度地提高利润。
（4）合成氨生产时，不采用尽可能高的压强，通常采用10MPa~30MPa 的压强，否则会增大设备的动力要求，增大成本。
（5）合成氨的反应为放热反应，降低温度促使平衡向有移动，有利于N2、H2转化为NH3；但降温必然减缓了反应速率，影响单位时间产率。生产中将二者综合考虑，既要保证N₂、H₂的转化率，又要保证较快的反应速率，只能选择适中的温度400～500℃左右。应注意该温度为催化剂活化温度，低于此温度，催化剂不起作用。
（6）催化剂是影响反应速率的几个因素中，对反应速率影响程度最大的。
催化剂的特点： 
①选择性：不 同的反应选择不同的催化剂，如合成氨选择了铁触媒。每种催化剂都是对特定的反应有催化作用，并非能改变任何化学反应的速率。 
②灵敏性：催化剂中混入杂质，常常会失去催化作 用，称催化剂“中毒”，因此  反应气体进入反应器前必须净化。 ③催化剂只有在活化温度以上才能起催化作用，如铁触媒活化温度为400～500℃，因此该温度为合成氨的适宜温度。 

人工固氮技术——合成氨：

1．生产原理
 
2．合成氨的基本生产过程
(1)原料气的制备要实现合成氨的工业化生产，首先要解决氢气和氮气的来源问题。
①氮气的制备合成氨所需要的氮气都取自空气。从空气中制取氮气通常有两种方法：一是将空气液化后蒸发分离出氧气而获得氮气；二是将空气中的氧气与碳作用生成二氧化碳，再除去二氧化碳得到氮气。
②氢气的制备氢气主要来源于水和碳氢化合物。氢气的制取有下表中的几条途径。

(2)原料气的净化
原料气的净化就是除去原料气中的杂质。在制取原料气的过程中，常混有一些杂质，其中的某些杂质会使合成氨所用的催化剂“中毒”(所谓“中毒”即是催化剂失去催化活性)，所以必须除去。原料气净化的主要目的是防止催化剂“中毒”。
(3)氨的合成与分离
①氨的合成工业合成氨的主要设备是合成塔。将净化后的原料气经过压缩机压缩后输人合成塔，经过下列化学反应合成氨：

②氨的分离从合成塔出来的混合气体，通常约含15％(体积分数)的氨。为了使氨从未反应的氮气和氢气里分离出来，要把混合气体通过冷凝器使氨液化，然后在气体分离器里把液态氨分离出来导入液氨贮罐。南气体分离器出来的气体，经过循环压缩机，再送到合成塔中进行反应。
3．合成氨适宜条件的选择
外加条件要尽可能加快反应速率，提高反应物的转化率.


 4．合成氨的环境保护
随着环境保护意识的增强，以及相关的法律、法规的严格实施，合成氨生产中可能产生的“三废”的处理越来越成为技术改造的重要问题。
(1)废渣
主要来自造气阶段，特别是以煤为原料而产生的煤渣，用重油为原料产生的炭黑等，现在大都将它们用作建材和肥料的原料。
(2)废气
主要是H2S和CO2等气体。对H2S气体的处理，先后采用了直接氧化法(选择性催化氧化)、循环法(使用溶剂将其吸收浓缩)等回收技术。对CO2 的处理，正在不断研究和改进将其作为尿素和碳铵生产原料的途径。
(3)废液
主要是含氰化物和含氨的污水。目前，处理含氰化物污水主要有生化、加压水解、氧化分解、化学沉淀、反吹回炉等方法；处理含氨废水多以蒸馏的方法回收氨达到综合利用的目的，对浓度过低的含氨废水，可用离子交换法治理。